¿Se puede producir hidrógeno para inhalar en casa? Por qué los kits de electrólisis caseros son una mala idea
Si has visto un vídeo de electrólisis casera «HHO» o con agua salada y te has preguntado si el mismo montaje de un frasco y unos cables podría alimentar una cánula nasal para una sesión de inhalación de hidrógeno, la respuesta directa es no: una celda de electrólisis básica no produce un flujo de gas seguro ni adecuado para respirar, y las razones no tienen nada que ver con la potencia de la batería ni con la cantidad de burbujas que salen de los electrodos. Lo que realmente determina si el gas producido se puede respirar es el electrolito que se añade para que el agua sin aditivos conduzca la electricidad y el comportamiento físico del propio hidrógeno una vez que sale de la celda. Ambos factores juegan en contra de un montaje abierto e improvisado, de formas que una máquina sellada y diseñada específicamente está pensada para evitar.
- El agua sin aditivos apenas conduce la electricidad, por lo que los kits caseros añaden sal o sosa cáustica al agua, y ese aditivo pasa a formar parte del flujo de gas; no solo ayuda a que circule la corriente.
- Una celda de agua salada produce cloro junto con hidrógeno, como resultado químico previsible, no como un fallo ocasional.
- Una celda con sosa cáustica evita el cloro, pero requiere manipular una solución corrosiva fuerte, sustituyendo un peligro por otro.
- El propio hidrógeno es inflamable con energías de ignición muy bajas, independientemente del electrolito utilizado para producirlo.
- Una máquina PEM (de membrana de intercambio protónico) aborda estos problemas desde el diseño, al separar los flujos de gas dentro de una celda sellada que funciona con agua purificada, en lugar de sal o sosa cáustica.
Qué produce realmente un kit de electrólisis doméstico al separar el agua
La electrólisis básica utiliza una corriente eléctrica para separar el agua en dos electrodos: el hidrógeno se acumula en uno y el oxígeno, en el otro. Esa parte es química real y realmente sencilla. La complicación es que el agua pura conduce mal la electricidad, así que, si se deja sola, una celda con agua sin aditivos consume muy poca corriente y produce gas a cuentagotas. Precisamente por eso los vídeos de bricolaje y HHO añaden sal de mesa o una solución de sosa cáustica (hidróxido de sodio o de potasio) al agua antes de encender la corriente: los iones disueltos transportan la corriente y la reacción se acelera de forma drástica.
Esta comodidad tiene un coste que los vídeos rara vez explican en detalle. Cuando hay un electrolito en el agua, los electrodos ya no se limitan a separar el H2O. También reaccionan con los iones que haya introducido el electrolito, y lo que se desprende de los electrodos depende del electrolito elegido. Antes de dirigir cualquier cosa hacia la cara, la pregunta que conviene hacerse no es «¿produce hidrógeno?», porque sí lo produce, sino «¿qué más produce junto con el hidrógeno?».
Por qué una celda de agua salada produce cloro, no solo hidrógeno
Cuando el electrolito es sal de mesa común (cloruro de sodio), la química toma un rumbo concreto y bien documentado. En el ánodo, los iones cloruro se oxidan y se convierten en cloro gaseoso, en vez de oxidarse el agua para producir oxígeno, mientras que en el cátodo siguen formándose hidrógeno e iones hidróxido, como antes (fuente: Proceso cloroalcalino, Wikipedia). Es la misma reacción cloroalcalina que las plantas industriales utilizan deliberadamente para fabricar cloro e hidróxido de sodio, pero aquí ocurre por accidente dentro de un frasco. Por tanto, una celda de electrólisis de agua salada es un reactor que produce tres sustancias: hidrógeno, cloro e hidróxido de sodio disuelto. Además, otra descripción del proceso explica que la electrólisis tradicional de agua salada produce «cloro tóxico y corrosivo» como subproducto directo, a diferencia de la electrólisis realizada con agua pura o desionizada (fuente: Electrólisis del agua, Wikipedia).
El cloro no es un contaminante en trazas que se pueda pasar por alto sin más. Los límites de exposición laboral lo consideran peligroso incluso en fracciones de una parte por millón: el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. establece un límite máximo de 0,5 ppm durante 15 minutos, el límite máximo de la OSHA es de 1 ppm y 10 ppm se clasifica como inmediatamente peligroso para la vida o la salud (fuente: Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos: cloro). Un frasco de agua salada burbujeando con el voltaje de un montaje casero no tiene forma de medir ni controlar cuánto cloro acaba mezclado con el gas que libera, y ningún filtro de cánula puede convertir esa incertidumbre en una cantidad conocida y segura.
Qué efectos tiene inhalar cloro gaseoso en los ojos, la nariz y los pulmones
Incluso una exposición breve provoca escozor en los ojos, la nariz, la boca y la garganta, además de tos; una exposición mayor puede derivar en edema pulmonar, una acumulación de líquido en los pulmones que constituye una urgencia médica (fuente: Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos: cloro). Nada de esto requiere una fuga importante. Basta con elegir un electrolito que nunca estuvo pensado para algo que una persona inhale directamente.
Por qué un montaje con sosa cáustica elimina el riesgo del cloro, pero añade otros propios
Algunos montajes caseros sustituyen la sal por una solución concentrada de hidróxido de potasio o de sodio, a menudo en una proporción del 25 al 40 por ciento en peso (fuente: Electrólisis del agua, Wikipedia). Como aquí el ion que conduce es el hidróxido, y no el cloruro, esta versión no genera cloro gaseoso. Conviene ser precisos al respecto, en vez de tratar la sosa cáustica como una versión menos concreta del mismo problema: la química es realmente distinta.
Lo que no desaparece es el propio electrolito. Una solución tan concentrada es un producto cáustico fuerte, de la misma categoría que los productos para desatascar desagües, y ataca la piel, los ojos y las mucosas al contacto. En una celda abierta o improvisada, las gotas o la niebla pueden arrastrarse hasta el conducto del gas junto con el hidrógeno, convirtiendo un riesgo químico en un riesgo de inhalación y de contacto justo donde se supone que el gas debe llegar a la nariz de alguien. Cambiar la sal por sosa cáustica sustituye el problema de los gases tóxicos por el de manipular una sustancia corrosiva; no da como resultado un montaje del que sea sencillamente seguro respirar.
El riesgo de incendio y explosión del propio hidrógeno, independientemente del electrolito
Incluso una celda que de algún modo evitara tanto el cloro como el arrastre de sustancias cáusticas seguiría produciendo hidrógeno, y este presenta problemas de manipulación que no dependen del electrolito utilizado. Su rango de inflamabilidad en el aire va aproximadamente del 4 al 75 por ciento en volumen, con un rango de detonación más estrecho, de alrededor del 18,3 al 59 por ciento; en la práctica, puede producirse la ignición fuera de esas cifras nominales cuando hay turbulencias (fuente: Seguridad del hidrógeno, Wikipedia). Es un intervalo inusualmente amplio en comparación con el de la mayoría de los gases inflamables, lo que deja más margen para que una mezcla accidental se encuentre dentro de él.
Además, el hidrógeno se enciende con facilidad: su energía mínima de ignición es de unos 0,02 milijulios, una de las más bajas de cualquier sustancia conocida y aproximadamente una décima parte de la que necesita una mezcla de gasolina y aire (fuente: Seguridad del hidrógeno, Wikipedia). Basta una descarga estática o una chispa demasiado pequeña para percibirla. Si a eso añadimos que el hidrógeno es más ligero que el aire y se acumula cerca de los techos y bajo los salientes, en vez de dispersarse hacia abajo, y que una fuga que se inflama en una habitación cerrada tiene más probabilidades de provocar una explosión que una llama localizada (fuente: Seguridad del hidrógeno, Wikipedia), el panorama está claro: una celda de electrólisis abierta que funcione sin vigilancia en un dormitorio o un baño genera un gas con un margen de error realmente bajo, además de cualquier riesgo que aporte el propio electrolito.
Qué hace de forma diferente una máquina PEM
Una celda de membrana de intercambio protónico (PEM) aborda a la vez los problemas del cloro, las sustancias cáusticas y la mezcla sin control, por diseño y no por casualidad. La membrana conduce protones y, al mismo tiempo, actúa físicamente como aislante y barrera entre los reactivos, de modo que el hidrógeno y el oxígeno se forman en lados distintos de ella, en vez de burbujear juntos dentro de un mismo recipiente abierto (fuente: Electrólisis del agua, Wikipedia). Como la propia membrana es sensible a los iones disueltos, los sistemas PEM están diseñados para funcionar con agua de alimentación limpia y desalinizada, no con agua salada ni sosa cáustica; los iones extraños deterioran la membrana en vez de limitarse a añadir un subproducto, por lo que los electrolizadores PEM necesitan agua desalinizada por razones prácticas, no por preferencia (fuente: Electrólisis del agua, Wikipedia).
Ese es el mecanismo que utilizan máquinas como el Aparato de inhalación de hidrógeno Hydrion Zenith. La ficha del producto indica una pureza de hidrógeno del 99,99 por ciento, electrólisis PEM con una membrana protónica recubierta de platino, el requisito de usar agua destilada o purificada con menos de 3 ppm de sólidos disueltos totales y un rango de salida ajustable de 300 a 1.800 ml/min en siete niveles de flujo. Son especificaciones del fabricante, no resultados de pruebas de laboratorio independientes, pero siguen siendo el mismo tipo de información que ofrece la ficha técnica de cualquier equipo y contrastan directamente con una celda abierta que produce lo que resulte de una reacción sin control.
Si quieres saber más sobre cómo funciona la tecnología de membrana en general, nuestro artículo explicativo sobre la electrólisis PEM en botellas de agua hidrogenada aborda el mismo principio de separación a menor escala, y el artículo sobre por qué la calidad de la membrana determina la calidad del resultado explica por qué una celda abierta no puede igualar lo que un sistema de membrana sellado está diseñado para hacer.
Por qué «técnicamente es hidrógeno» no equivale a «apto para inhalar»
Un flujo de gas procedente de un frasco con agua salada o sosa cáustica puede contener hidrógeno, pero también puede arrastrar trazas de cloro, niebla cáustica o una mezcla de hidrógeno y oxígeno que nadie haya medido antes de que llegue a un tubo. Eso es algo fundamentalmente distinto de un flujo con una cifra de pureza especificada, producido por un equipo diseñado para evitar precisamente esos problemas. La verdadera elección no está entre «casero» y «comprado» como cuestión de preferencia: está entre improvisar un pequeño experimento químico en interiores y utilizar un equipo especificado y probado por su fabricante, diseñado con el único propósito de producir gas inhalable a un caudal conocido.
Dicho esto, las especificaciones no sustituyen al sentido común. Un detector de hidrógeno doméstico y prestar razonable atención a la ventilación siguen siendo precauciones sensatas con cualquier equipo de hidrógeno, casero o fabricado, precisamente porque el perfil de inflamabilidad del hidrógeno no cambia según el origen del gas. Si quieres entender cómo funcionan realmente los detectores y los cálculos de ventilación, en vez de confiar en una precaución general, nuestro artículo sobre el funcionamiento de los sensores de los detectores de hidrógeno y nuestro análisis de los límites de ventilación según el volumen de la habitación explican los detalles. Y si ya has superado la cuestión de la seguridad y estás valorando qué máquina diseñada específicamente se adapta a tu caso, nuestra comparativa del Zenith y el Titan es la siguiente lectura indicada. Para conocer los aspectos básicos de la inhalación de hidrógeno antes de todo esto, nuestra guía para principiantes sobre la terapia de inhalación de hidrógeno es un buen punto de partida.
Este artículo explica qué produce realmente la electrólisis doméstica; no es una guía para construir nada y nada de lo que aquí se dice debe interpretarse como instrucciones para montar o utilizar una celda de gas casera.